2022 Fiscal Year Research-status Report
高濃度水蒸気の高効率利用のための水蒸気発生法と計測法に関する研究
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22K04127
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
伊與田 浩志 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (10264798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 恒 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 上級主任研究員 (20356372)
増田 勇人 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90781815)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 湿度標準 / 過熱水蒸気 / 飽和槽 / バブリング / TDLAS / 高露点 / 凝縮法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，大気圧の過熱水蒸気，あるいは，高濃度で水蒸気が含まれている空気の利用技術向上を目的としており，高濃度で水蒸気が含まれている気体の水蒸気濃度（湿度）を測定する方法，並びに，その測定精度を検証するための技術開発を行うものである．
湿度計の測定精度を検証には標準ガス（標準湿度）が必要である．そのために，まず過熱水蒸気混合法を用いて露点85 ℃～100 ℃の高露点域の湿度標準の発生装置の開発，並びに，波長可変半導体レーザ吸収分光法(TDLAS)を用いた湿度計測法の開発を試みた．
前者の過熱水蒸気混合法により正確な湿度を発生させるための一番の課題は，水蒸気用の流量計の精度の確保である．本研究では秤量法を用いて流量校正を行うとともに，差圧式流量計を改良することによ流量測定値の不確かさの低減に成功した．
つぎに，開発した流量計を用いた過熱水蒸気混合法により露点80℃～95 ℃の範囲で湿度を発生させ，SIトレーサビリティが確保された鏡面冷却式露点計を用いて発生露点のVaridationを行った結果，高い露点ほど不確かさが小さくなることを確認した．
露点95 ℃～100 ℃の領域は，鏡面冷却式露点計の測定範囲を超えており，標準も提供されていない．そのため本研究で開発した水蒸気発生装置の性能の検証は，発生させた気体を冷却し水蒸気(水)と空気を分離して水蒸気量を秤量により求める方法でおこなった．その際，凝縮して分離後の空気についても湿度センサと流量計により含まれている水蒸気量と空気量を求め，測定値を補正するとともに不確かさ評価にも用いた．また，絶対圧計も導入した．その結果，95℃以上でも不確かさ評価の範囲内で露点が発生できていることを確認した．この方法は，連続的に湿度をモニタリングできる可能性があり，かつ安価な構成で製作できることから，高湿度域で有用な湿度測定方法となることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度は湿度発生装置の性能評価実験を進めると同時に，不確かさ評価値を見ながら装置に使用している電気ボイラの電力を制御する方法を改良した．その結果，不確かさを当初の1/3程度まで低減させることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
加圧，減圧実験を実施予定であるが，昨年度の試験的な実験では，新たに製作したテストチャンバー部分の温度の均一化が重要であることが確認された．そのため，新たな温度制御と保温方法の検討を行った後に，改良したチャンバーの製作を行う．また，前年度の不確かさ評価に影響していた湿度測定値の揺らぎ（ノイズ）について，周波数解析を進めながら変動の要因を分析して安定化を図る．TDLASは応答が湿度計測法であるが，これまでに測定時の揺らぎが観察された．そこで，その揺らぎの原因を解析するために，測定対象となるガスは静止状態に出来るように改良し，変動が低減するかの確認を行うとともに，電気的なノイズ対策について検討を行う．
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| Causes of Carryover |
旅費の執行を2023年度に変更したため
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